Vastaus: Albert Einstein ei keksinyt tiettyjä laitteita, vaan hän muotoili monia teorioita ja antoi merkittävän panoksen teoreettiseen fysiikkaan ja moniin eri fysiikan aloihin.

Albert Einstein oli saksalaissyntyinen teoreettinen fyysikko, jota pidetään laajalti yhtenä tieteen tärkeimmistä hahmoista 1900-luvulla. Hän vaikutti merkittävästi tietoomme valon, tilan ja ajan luonteesta kehittämällä yleisen suhteellisuusteorian, joka on yksi nykyfysiikan kulmakivistä. Hänen löytönsä valosähköisen vaikutuksen laista, joka antoi selityksen joillekin valon piirteille ja toimi ponnahduslautana kvanttimekaniikan kehitykselle, ansaitsi hänelle fysiikan Nobelin palkinnon vuonna 1921.

Poliittinen aktivisti ja pasifisti, joka työskenteli myös tieteessä, Albert Einstein vastusti äänekkäästi ydinaseiden käyttöä ja fasismin kehittymistä Euroopassa. Hän muutti Yhdysvaltoihin vuonna 1933 pakenemaan natsihallitusta, ja loppuuransa ajan hän työskenteli Princetonin yliopistossa. Hän oli kansalaisoikeuksien kannattaja ja osallistui Jerusalemin heprealaisen yliopiston perustamiseen. Tiede ja teknologia ovat hyötyneet suuresti Einsteinin panoksesta, ja sana nero on tullut edustamaan häntä. Hänen panoksensa kvanttimekaniikkaan ja tilastomekaniikkaan ovat muuttaneet tietoamme aineen ja energian luonteesta, ja hänen suhteellisuusteoriansa mullistavat tavan, jolla ymmärrämme kosmosta. Hänen löytönsä vaikuttivat merkittävästi useiden fysiikan tieteenalojen, mukaan lukien kosmologian ja hiukkasfysiikan, edistymiseen ja johtivat GPS:n kaltaisten teknologioiden luomiseen.

Albert Einsteinin keksinnöt

Albert Einstein tunnetaan parhaiten panoksestaan ​​teoreettiseen fysiikkaan, eikä erityisten teknisten laitteiden keksimisestä. Tässä on kuitenkin joitain hänen tärkeimmistä tieteellisistä panoksistaan ​​ja löydöistään:

1. Erikoissuhteellisuusteoria

Einsteinin erityissuhteellisuusteorian mukaan valon nopeus on aina vakio ja fysiikan lait pätevät kaikkiin havaitsejiin, jotka liikkuvat toistensa suhteen vakionopeudella. Se esitteli kaksi keskeistä postulaattia:

• Fysiikan lait ovat samat kaikille tasaisesti toistensa suhteen liikkuville havainnoijille. Tämä tarkoittaa, että fysiikan lait eivät ole riippuvaisia ​​havaitsijan liikkeestä.
• Valon nopeus tyhjiössä on aina sama riippumatta havainnoijan liikkeestä tai valon lähteestä. Tämä tarkoittaa, että valon nopeus on sama kaikille havainnoijille heidän suhteellisesta liikkeestään riippumatta.

2. Yleinen suhteellisuusteoria

Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian mukaan painovoima on itse asiassa aika-avaruuden kaarevuus, jonka aiheuttaa massan tai energian olemassaolo eikä massojen välillä vaikuttava voima. Yksi yleisen suhteellisuusteorian keskeisistä periaatteista on ekvivalenssiperiaate, jonka mukaan painovoima on sama kaikkiin suuntiin ja että sitä ei voi erottaa kiihtyvyydestä. Tämä tarkoittaa, että tarkkailija suljetussa, painovoimattomassa ympäristössä ei pystyisi kertomaan, olivatko he gravitaatiokentässä vai kiihtyvätkö ne.

3. Valosähköinen vaikutus

Ensimmäisen kokeellisen todisteen energian kvantisoinnista antoi Einsteinin selitys valosähköisestä vaikutuksesta, josta hänelle myönnettiin Nobelin fysiikan palkinto vuonna 1921. Tämä selitys toimi myös kvanttimekaniikan kehityksen perustana. Yksi Einsteinin valosähköisen vaikutuksen teorian tärkeimmistä ennusteista on, että emittoivien elektronien energia riippuu vain valon taajuudesta, ei sen voimakkuudesta. Tämä ennuste vahvistettiin kokeilla, jotka osoittivat, että valon intensiteetin lisääminen ei lisännyt emittoivien elektronien energiaa, vaan lisäsi vain emittoivien elektronien määrää.

4. Yhtälö E=mc²

Energia ja massa ovat yhtä suuret Einsteinin kuuluisan yhtälön E=mc2 mukaan. Tällä yhtälöllä on merkittäviä seurauksia fysiikkaan, mukaan lukien energian vapautuminen ydinreaktioiden aikana ja ydinvoiman luominen. Yhtälö toteaa, että energia (E) ja massa (m) ovat ekvivalentteja ja ne voidaan muuntaa toisikseen valonnopeuden (c) ollessa vakio, joka yhdistää nämä kaksi. Yhtälö on johdettu Einsteinin erityissuhteellisuusteoriasta, joka on teoria tilan ja ajan luonteesta. Eräs erityissuhteellisuusteorian keskeisistä periaatteista on ajatus, että fysiikan lait ovat samat kaikille tasaisesti liikkuville havaitsijoille suhteessa toisiinsa.

5. Bose-Einsteinin tilastot

Se on tilastollinen käsite, joka kuvaa erottamattomien hiukkasten, kuten fotonien tai atomien, järjestelmän käyttäytymistä. Intialainen fyysikko Satyendra Nath Bose ehdotti konseptia ensimmäisen kerran vuonna 1924, ja myöhemmin Albert Einstein kehitti sen itsenäisesti. Bose-Einstein-tilastot voidaan kuvata matemaattisesti Bose-Einstein-jakaumafunktiolla, joka antaa todennäköisyyden löytää hiukkanen tietyssä kvanttitilassa. Jakaumafunktio saadaan seuraavasti:

n(E) = 1/[exp(E-μ)/kT - 1]>

Missä n(E) on hiukkasten lukumäärä tietyssä kvanttitilassa, jonka energia on E, μ on kemiallinen potentiaali, k on Boltzmannin vakio ja T on järjestelmän lämpötila.

6. Einstein-Podolsky-Rosenin paradoksi

Einstein-Podolsky-Rosenin paradoksi oli Albert Einsteinin, Boris Podolskyn ja Nathan Rosenin kehittämä ajatuskoe, jonka tarkoituksena oli osoittaa kvanttifysiikan rajoitukset. Paradoksi perustuu ajatukseen, että kaksi hiukkasta, jotka ovat olleet vuorovaikutuksessa menneisyydessä, eli kietoutuneina hiukkasina, voivat olla korreloituneessa tilassa niin, että yhden hiukkasen tila voidaan määrittää mittaamalla toisen tila, riippumatta siitä, kuinka ovat kaukana toisistaan. EPR-paradoksi on muotoiltu seuraavasti:
Oletetaan, että kaksi hiukkasta, A ja B, luodaan siten, että ne ovat sotkeutuneessa tilassa. Hiukkasen A sijainti ja liikemäärä mitataan ja todetaan tietyksi arvoksi. Kvanttimekaniikan mukaan myös hiukkasen B sijainti ja liikemäärä määritetään, vaikka emme ole vielä mitaneet niitä.

7. Einstein-jääkaappi

Einstein-jääkaapin loivat vuonna 1926 Einstein ja Leó Szilárd, entinen oppilas. Se käytti kaasua ammoniakkia, eikä siinä ollut liikkuvia osia, mikä teki siitä tehokkaamman kuin muut aikakauden jääkaapit. Einstein-jääkaappi toimii termodynamiikan periaatteella ja käyttää termosähköistä prosessia, jossa sähköä käytetään lämmön siirtämiseen paikasta toiseen. Suunnittelun perusideana on käyttää lämpösähkögeneraattoria muuttamaan jääkaapin lämpimämmältä puolelta tuleva lämpö sähköenergiaksi, jota käytetään sitten kompressorin tehonlähteenä ja kylmäaineen kierrättämiseen järjestelmän läpi.

Historia keksintöjen takana:

1. Erikoissuhteellisuusteoria : Vuonna 1905 julkaistussa artikkelissa On the Electrodynamics of Moving Bodies Einstein paljasti ensimmäisen kerran erikoissuhteellisuusteoriansa. Teorian taustaoletukset olivat, että valon nopeus on aina vakio ja että fysiikan säännöt ovat samat kaikille toistensa suhteen vakionopeudella liikkuville havainnoijille. Tämä teoria vahvisti ajatuksen aika-avaruudesta ja kumosi hallitsevan newtonilaisen näkemyksen fysiikasta.
2. Yleinen suhteellisuusteoria : Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian mukaan, joka esiteltiin ensimmäisen kerran vuonna 1915, massa tai energia saa aika-avaruuden taipumaan sen sijaan, että painovoima toimisi voimana eri massaisten esineiden välillä. Tämä hypoteesi kuvaili, kuinka suuret esineet, kuten planeetat ja tähdet, käyttäytyivät, ja sitä tukivat myöhemmin havainnot tähtien valon taipumisesta auringonpimennysten aikana.
3. Valosähköinen vaikutus : Ensimmäisen kokeellisen todisteen energian kvantisoinnista tarjosi Einsteinin vuonna 1905 julkaistu selitys valosähköisestä ilmiöstä. Sen sijaan, että se olisi aalto, joka siirtää jatkuvasti energiaa, hän oletti, että valo koostuu hiukkasista (tunnetaan lopulta fotoneina). siirtää energiaa elektroneihin. Tämä löytö loi perustan kvanttimekaniikan kehitykselle.
4. Yhtälö E=mc² : Vuonna 1905 Einstein kirjoitti artikkelin Does the inertia of a body riippuu sen energiasisällöstä? jossa hän julkaisi kuuluisan yhtälönsä E=mc2. Tällä yhtälöllä, joka väittää, että massa ja energia ovat yhtä suuret, on merkittäviä seurauksia fysiikkaan, mukaan lukien energian vapautuminen ydinreaktioiden aikana ja ydinvoiman luominen.
5. Bose-Einsteinin tilastot : Einstein julkaisi vuonna 1924 artikkelin, jossa kerrottiin bosonijärjestelmän, subatomisen hiukkasluokan, tilastollisesta käyttäytymisestä matalissa lämpötiloissa. Tämä tunnetaan Bose-Einstein-tilastoina. Bose-Einsteinin tilastot ovat tämän tilastollisen käyttäytymisen nykyinen nimi.
6. Einstein-Podolsky-Rosen paradoksi : Albert Einstein, Boris Podolsky ja Nathan Rosen julkaisivat Einstein-Podolsky-Rosen-paradoksia vuoden 1935 artikkelissa, joka julkaistiin Physical Review -lehdessä. Tämän ajatuskokeen tarkoituksena oli osoittaa kuinka epätäydellistä kvanttimekaniikka on.
7. Einsteinin jääkaappi : Ammoniakkikäyttöisen, liikkumattomien osien Einstein-jääkaapin loivat vuonna 1926 Einstein ja Leó Szilárd, entinen opiskelija. Tämä jääkaappi oli Einstein-jääkaapina tunnetun termodynaamisen syklin ensimmäinen onnistunut toteutus ja se oli tehokkaampi kuin muut aikakauden jääkaapit.

Keksintöjen edut/vaikutukset:

Albert Einsteinin tieteellisillä löydöillä ja keksinnöillä on ollut monia etuja, joilla on ollut merkittävä vaikutus ymmärryksemme maailmankaikkeudesta ja jotka ovat johtaneet moniin teknologisiin edistysaskeleihin. Tässä on joitain hänen keksintönsä tärkeimmistä eduista:

1. Erikoissuhteellisuusteoria: Einsteinin erityissuhteellisuusteoria on parantanut tietämysämme avaruudesta ja ajasta, ja sitä on sovellettu useilla tieteenaloilla, mukaan lukien hiukkasfysiikka ja kosmologia. Lisäksi sitä on sovellettu hiukkaskiihdyttimien sekä GPS- ja muiden navigointijärjestelmien luomiseen.
2. Yleinen suhteellisuusteoria : Painovoiman ja universumin rakenteen tarkempi ymmärtäminen on nyt mahdollista Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ansiosta. Sitä on käytetty GPS:ssä ja muissa navigointijärjestelmissä sekä mustien aukkojen ja muiden taivaallisten tapahtumien ennustamisessa.
3. Valosähköinen vaikutus: Einsteinin ansiosta on kehitetty uusia teknologioita, kuten valokennot, joita käytetään automaattiovissa ja kameroissa, sekä fotoemission elektronimikroskopia.
4. Yhtälö E=mc² : Ydinvoiman keksiminen ja energian vapautuminen ydinprosesseissa, jota on hyödynnetty sähkön tuottamiseen, voidaan lukea Einsteinin yhtälön E=mc2 ansioksi. Sitä käytetään myös useilla tieteen aloilla, mukaan lukien hiukkasfysiikka ja kosmologia.
5. Bose-Einsteinin tilastot: Einsteinin tutkimus bosonijärjestelmän tilastollisesta käyttäytymisestä matalissa lämpötiloissa on auttanut ymmärtämään paremmin joidenkin subatomisten hiukkasten käyttäytymistä, ja sitä on käytetty muun muassa kondensoituneen aineen fysiikan ja kvanttitietotekniikan alalla.
6. Einstein-Podolsky-Rosen paradoksi : Albert Einsteinin, Boris Podolskyn ja Nathan Rosenin kehittämillä Einstein-Podolsky-Rosen-paradoksilla tunnetulla ajatuskokeella on edistynyt kvanttifysiikan tietämys, ja sitä on sovellettu kvanttitietokoneisiin ja kvanttisalaukseen.
7. Einsteinin jääkaappi: Tehokkaampien jäähdytysjärjestelmien kehittämistä on helpottanut Einsteinin keksimä Einstein-jääkaappi. Lukuisat jäähdytysjärjestelmät käyttävät edelleen Einstein-jääkaappia, joka tunnetaan myös nimellä termodynaaminen kierto.

Keksintöjen rajoitukset:

Albert Einsteinin tieteellisillä löydöillä ja keksinnöillä on ollut hyvin vähän haittoja, ja niillä on ollut merkittävä vaikutus ymmärryksemme maailmankaikkeudesta ja ne ovat johtaneet moniin teknologisiin edistysaskeleihin. Jotkut hänen keksintöihinsä liittyvät haitat tai rajoitukset ovat kuitenkin:

1. Yleinen suhteellisuusteoria: Kvanttimekaniikka, joka selittää kuinka subatomiset hiukkaset käyttäytyvät, on ristiriidassa Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian kanssa. Tästä johtuen aivan uusi teoria, nimeltään kvanttigravitaatio, on syntynyt yrittäessään yhdistää nämä kaksi.
2. Valosähköinen vaikutus: Einsteinin teoria valosähköisestä vaikutuksesta rajoittuu tiettyyn taajuusalueeseen eikä ota huomioon sitä, miten valo käyttäytyy korkeammilla taajuuksilla.
3. Yhtälö E=mc²: Ydinvoimaa on tuotettu käyttämällä Einsteinin yhtälöä E=mc2, mutta tämän tyyppiseen energiantuotantoon liittyy radioaktiivisten onnettomuuksien riski ja ydinjätteen loppusijoitus.
4. Bose-Einsteinin tilastot: Einsteinin tutkimus bosonijärjestelmän tilastollisesta käyttäytymisestä matalissa lämpötiloissa, jota kutsutaan myös Bose-Einsteinin tilastoiksi, rajoittuu tiettyyn lämpötila-alueeseen eikä selitä bosonien käyttäytymistä korkeammissa lämpötiloissa.
5. Einstein-Podolsky-Rosen paradoksi: Einstein-Podolsky-Rosenin paradoksi on Einsteinin, Boris Podolskyn ja Nathan Rosenin ajatuskoe, jota ei voida kunnolla testata, koska se on ajattelukoe eikä tosielämän kokeilu.
6. Einsteinin jääkaappi: Albert Einsteinin luoma Einstein-jääkaappi oli tehokkaampi kuin muut aikansa jääkaapit, mutta ei silti yhtä tehokas kuin nykyaikaiset jäähdytysjärjestelmät.

Albert Einsteinin saamat palkinnot ja kunnianosoitukset:

• Nobelin fysiikan palkinto, 1921
• Pääsy Saksan ritarikuntaan Pour La Mérite, 1923
• Copley-mitali, Lontoon Royal Society, 1925
• Kultamitali, Royal Astronomical Society, Lontoo, 1925
• Max-Planck-mitali, Saksan fyysinen seura, 1929
• Benjamin Franklin -mitali, Franklin Institute, Philadelphia, 1935